F. 化学物性値の計算法

F.1 相平衡条件

飽和蒸気圧は, Antoine の式より求める.

$\displaystyle \ln p^{*}= (A - B / (C + T - T_{0})) * \log(10.0) + \ln(133.322)$

(F.1)

ここで, $p^{*}$ は飽和蒸気圧,

は温度, $T_{0} = 273.15$ である.

は Antoine 係数である. それらの値は化学便覧改訂 4 版から得る. 化学便覧改訂 4 版では, 圧力の単位が mmHg, 温度の単位が $^{\circ}$ C であるので, 単位の換算項が付加されている.

任意の温度が与えられた場合, 凝縮量は飽和蒸気圧と分圧の差として見積もることができる.

硫化アンモニウムの声齔瘤�竚癈鷭∂焜聨纃瘟赧漓�籬�㏍聽轣蛹就係完蓋偽外⊂桿轣蛹Γ蔚飴頏阡繝�籟鹿齔瘤梢応

$\displaystyle {\rm NH_{3}} + {\rm H_{2}S} \rightarrow {\rm NH_{4}SH}$

(F.2)

の圧平衡定数は,

$\displaystyle K_{p} = \ln(p_{\rm NH_{3}} \cdot p_{\rm H_{2}S}) = 61.781 - \frac{10834}{T} - \ln{10^{2}}$

(F.3)

である. 圧平衡定数を用いることで, 任意の温度に対するアンモニアと硫化水素のモル比の積を求めることができる.

飽和蒸気圧と潜熱はクラウジウス・クラペイロンの式,

$\displaystyle \DD{p_{v}}{T} = \frac{p_{v} L_{v}}{R T^{2}}$

(F.4)

で関係づけられる. この式を $L_{v}$ の式としてまとめなおすことで, 潜熱は以下のように与えられる.

$\displaystyle L_{v} = \DD{\ln p_{v}}{T} {R_{v} T^{2}}$

(F.5)

但し $R_{v}$ �$B$O6E=L@.J,$KBP$9$k5$BNDj?t$G$"$k. Antoine の式を代入すると,

$\displaystyle L_{v} = \left\{ \frac{B \ln(10.0)}{ (C + T - T_{0})^{2} } \right\} R_{v} T^{2}$

(F.6)

である.

硫化アンモニウムの声齔瘤�竚癈鷭∂焜聨纃瘟赧漓�籬�㏍聽轣蛹就厩憶宜碍輝⊂桿轣蛹Γ蔚飴頏阡繝�籟鹿齔瘤梢応

$\displaystyle {\rm NH_{3}} + {\rm H_{2}S} \rightarrow {\rm NH_{4}SH}$

(F.7)

において, NH

SH のエントロピーと NH

と H

S のエントロピーの差が, 反応に伴うエントロピー変化に対応する.

NHSH のモルエントロピーは,

$\displaystyle s_{\rm NH_4SH}$	$\textstyle =$	$\displaystyle - \DP{\mu_{\rm NH_4SH}}{T}$
	$\textstyle =$	$\displaystyle - \DP{}{T} \left( \mu_{\rm NH_3} + \mu_{\rm H_2S} + RT K_{p} - RT \ln {p_{0}}^{2} \right)$
	$\textstyle =$	$\displaystyle s_{\rm NH_3} + s_{\rm H_2S} - RT \DP{K_{p}}{T} - R K_{p} - RT \ln {p_{0}}^{2}$	(F.8)

である. ここで $K_{p}$ は (F.7) の反応式の圧平衡定数である. NH

と H

S のモルエントロピーの和は,

$\displaystyle s_{\rm NH_4SH} + s_{\rm NH_4SH}$	$\textstyle =$	$\displaystyle - \DP{\mu_{\rm NH_3} + \mu_{\rm H_2S}}{T}$
	$\textstyle =$	$\displaystyle - \DP{}{T} \left( \mu^{\circ}_{\rm NH_3} + \mu^{\circ}_{\rm H_2S} + RT \ln( p_{\rm NH_3} p_{\rm H_2S}) - RT \ln {p_{0}}^{2} \right)$
	$\textstyle =$	$\displaystyle - \DP{}{T} \left( \mu^{\circ}_{\rm NH_3} + \mu^{\circ}_{\rm H_2S} + RT K_{p} - RT \ln {p_{0}}^{2} \right)$
	$\textstyle =$	$\displaystyle s_{\rm NH_3} + s_{\rm H_2S} - R K_{p} - RT \ln {p_{0}}^{2}$	(F.9)